Projekt LoPy Batteriewächter Teil 5

So, ziemlich viel Zeit vergangen, aber das LoPy Projekt ist noch nicht gestorben. Aktueller Stand ist, dass ich einen Breadboard-Prototyp mit folgenden Eigenschaften bauen konnte:

  • Speisung direkt ab 12V DC über einen LM2937 500-mA Low Dropout Regulator (war wohl nicht die glorreiche Idee, da damit doch ziemlich viel Leistung verheizt wird – was sich am Regler auch deutlich bemerkbar macht –> besser wäre wohl ein Abwärtswandler)
  • Spannungsmessung mit Mittelwert aus 10’000 Einzel-Messungen (der ADC Wandler des LoPy rauscht stark), Hinweise dazu habe ich gefunden unter:
    https://github.com/espressif/esp-idf/issues/164 
    https://esp32.com/viewtopic.php?f=12&t=1045 
    Meine eigenen Messungen dazu: Rauschverhalten_ADC_LoPy.png
    Die Linearität scheint mir abgesehen von Spannungen kleiner als ca. 0.04 V und grösser als ca. 1.05 V gegebenLinearitaet_ACD_LoPy.png
  • Nach erfolgreichem Verschicken des Spannungsmesswertes an TTN, geht der LoPy in den Deepsleep Mode. Leider braucht er auch da noch ziemlich viel Strom:
    Stromverbrauch mit WLAN und aktiver LoRa Verbindung ca. 125 mA bei Speisung über USB, typtischer Stromverbrauch im Deepsleep bei Speisung über USB: ca. 27 mA, allerdings habe ich schon Werte deutlich darunter und darüber gehabt – das Feature Deepsleep scheint aber sowieso noch einige Probleme zu machen: https://forum.pycom.io/topic/1022/root-causes-of-high-deep-sleep-current

Der LoPy scheint auch tatsächlich immer ausgereifter zu werden. Die unsägliche Pymakr IDE haben die Hersteller bereits eingestampft (und mit einem Plugin für den Atom-Editor ersetzt, was auch noch etwas holprig ist, aber schon deutlich besser). Auch die Qualität der Dokumentation und Tutorials nimmt stetig zu. Von dem her bereue ich es nicht, auf den LoPy gesetzt zu haben.

Die nächsten Schritte wären, ein Gehäuse zu bauen und die ganze Backend-Programmierung, schlussendlich wäre ja das Ziel, dass ich bspw. per Mail informiert werde, wenn die Batteriespannung unseres Campers unter einen bestimmten Wert fällt. Ideen dazu sind herzlich willkommen…

PS: Wenn man so wie ich, wenig Ahnung von Elektronik-Bastelei hat, ist ein Tool wie Qucs (http://qucs.sourceforge.net) von grossem Nutzen, damit kann man sich viel Ärger ersparen, die ersten gefühlt zwanzig Schaltungsdesigns von mir hätten alle nicht funktioniert (insbesondere dieses mir jetzt etwas peinliche Design natürlich nicht).

 

Projekt LoPy Batteriewächter Teil 4

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Erster Anfall von Zweifel…

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LoPy aus dem Fenster halten…

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Network joined!

Heureka, der erste Kontakt vom LoPy zur grossen weiten TTN Welt ist hergestellt. Hier noch das „Beweisfoto“:

Bildschirmfoto 2017-03-16 um 21.10.50

Hilfreich für diesen ersten Kontakt das Tutorial von TTN zum LoPy und die Pycom Dokumentation, was mich wiederum etwas mit dem LoPy versöhnt…

Projekt LoPy Batteriewächter Teil 3

Also mit der Programmierung des LoPy komme ich noch nicht so richtig vorwärts. Ich wurde darauf hingewiesen – und kann es nun selbst bestätigen – dass die von Pycom selbst angebotene IDE „Pymakr“ nicht der Brüller ist. Als Alternative benütze ich im Moment einen FTP Client und Telnet Verbindung…

Auch scheint mir die LoPy Hardware ausgereifter als die Firmware, die noch etwas arg nach Gebastel ausschaut, resp. sich so verhält. Aber das gehört halt zum selbstgewählten Schicksal der (auch nicht mehr so) Early Adopter…

Jetzt habe ich noch etwas zum Lachen für alle, die sich mit Elektronik auskennen. Ich habe versucht, mit einigen netten Hinweisen, einen Schaltplan zu erstellen für den Spannungsteiler. Hier das Resultat. Wenn jemand Lust hat, sich dazu zu äussern wäre das hilfreich und wahrscheinlich einiges günstiger und weniger gefährlich als ein abgerauchter LoPy oder auch Camper 😉

LoPy_1 (1)
Erster provisorischer Schaltplan für den Spannungsteiler. Sachdienliche Hinweise sehr willkommen!

Die Idee war, den Spannungsteiler nur bei Bedarf mit dem Transistor über einen digitalen Ausgang zu schalten um somit mit einem etwas höheren Strom über R1 und R2 arbeiten zu können damit die Eingangsimpedanz des ADC Eingangs etwas weniger ins Gewicht fällt. Die Z-Diode soll den ADC Eingang vor Überspannung schützen und der Kondensator störende Signale aus dem Automobilstromkreis rausfiltern (wobei Zündspule hat unser Bus keine, weil Diesel…).

Grundfrage: Geht das grundsätzlich so? Besonders unsicher bin ich wegen der Transistor-Beschaltung (gibt es da keinen Kurzschluss über den Digital Out, falls die Z-Diode leitend wird?) Falls die Richtung aber stimmt, werde ich mich als Nächstes an die Dimensionierung der Bauteile machen.

Projekt LoPy Batteriewächter Teil 2

Nachdem ich erste ermutigende Rückmeldungen zum Projekt erhalten habe (herzlichen Dank an Peter für die ausführlichen Tipps und Tricks – ganz alles habe ich noch nicht kapiert) ist nun auch die Hardware angekommen.

LoPy, LoPy Expansion Board, Antenne und Case vom Maker-Shop. Erstes Gefühl beim Öffnen: Das Material hat deutlich bessere Qualität als der übliche Elektro-Schrott aus Übersee, die Verpackung von LoPy und Expansion Board hat sogar einen kleinen Magneten in der Schachtel eingebaut, damit lässt sie sich auch für weitere Verwendungszwecke benützen: Bravo! Das einzige was fehlt (das Haar in der Suppe) ist eine Kontermutter, um die Antennenschraube im Gehäuse gut zu verankern (M6 zu klein, M8 zu gross, gibt es tatsächlich M7 oder handelt es sich hier um irgendein obskures „fl. oz. in.“ Mass?)

py1
Die Hardware in erstaunlich guter Qualität, die erwähnte Verpackung mit Magnet auf der rechten Seite.

Mit Hilfe der Tutorials auf docs.pycom.io habe ich auch recht schnell das Ampel-Beispiel hingekriegt. Die Hardware funktioniert also.

Die nächsten Schritte werden sein:

  • Vertraut werden mit der Programmierung des LoPy (eine Art Python – ein weiterer Grund, wieso ich den LoPy gegenüber einer Arduino Lösung bevorzugt habe, ich möchte mal Python probieren)
  • Den LoPy am TTN anmelden um das „Over The Air Activation“ zu üben
  • Spannungssensor basteln (blöde, dass in meinem Studienfach immer nur die Quantenzustände einzelner Elementarteilchen eine Rolle gespielt haben und nicht so praktische Dinge wie der Bau eines Spannungsteilers auf dem Programm stand)
  • Software schreiben
  • Testen
  • Spass haben, resp. Autobatterie regelmässig nachladen…

Projekt LoPy Batteriewächter Teil 1

Für mein erstes ernsthafteres LoRaWAN Projekt habe ich folgende Idee für die Lösung folgendes Problems:

Wir besitzen ein Camper-Bus, den wir nicht sehr regelmässig brauchen und der in der blauen Zone parkiert ist. Dieser Bus hat zwei 12V Batterien. Eine, um den Motor zu starten und eine, um die „Camper-Funktionen“, wie Licht, Steckdosen und Kühlschrank zu versorgen, die sog. Aufbau-Batterie.

Diese Aufbau-Batterie wird geladen, wenn der Motor läuft (das sog. Trenn-Relais schaltet die Starter- und Aufbau-Batterie parallel, sobald die Lichtmaschine Strom liefert) oder wenn der Bus per 220V von extern versorgt wird.

Da der Bus wie gesagt in der blauen Zone steht und nicht sehr oft gebraucht wird, wäre es nützlich zu wissen, wie es um die Spannung insbesondere der Aufbau-Batterie steht (die Verbraucher lassen sich nicht vollständig abschalten).

Hier kommt LoRaWAN ins Spiel. WLAN und GSM scheiden beide aus, da zu kleine Reichweite resp. zu teuer und zu stromfressend.

Folgende Idee: Ich installiere im Bus einen Spannungswächter, der per Pycom LoPy die Spannung einmal pro Tag meldet und im Backend wird ein Alarm ausgelöst, wenn die Spannung einen bestimmten Wert unterschreitet. Diverse mögliche Erweiterungen (Überwachung beider Batterien, Meldung von kritischen Temperaturen/Feuchtigkeiten etc.) sind denkbar.

Dazu brauche ich aber noch etwas Hilfe, da ich nicht über alle nötigen Fähigkeiten verfüge, insbesondere bei folgenden Punkten gibt es Unklarheiten:

  • Wie kann ich den LoPy sicher mit Strom versorgen? Darf ich ihn über eine im Bus installierte USB Steckdose (die über die Aufbau-Batterie gespiesen wird) betreiben oder muss ich damit rechnen, dass er bei Betrieb des Busses so hops gehen wird (ich habe gelesen, dass eine Auto-Elektrik zwar nominal schon bei 12V betrieben wird aber bei Fahrbetrieb mit Spitzen von mehreren dutzend Volt zu rechnen ist). Sollte ich den LoPy eher mit einer separaten Batterie (LiPo) betreiben, die dann halt ab und zu auch geladen werden muss.
    • Antwort Peter: Sollte möglich sein über die USB Steckdose –> werde ich so probieren
  • Wie messe ich die Spannung der Aufbau-Batterie? Per Spannungsteiler auf einen analog Eingang des LoPy (hat der überhaupt einen solchen)? Wie sichert man das ab, damit unter keinen Umständen die Aufbau-Batterie kurzgeschlossen wird?
    • Antwort Peter: 12 ADC Wandler vorhanden (perfekt), ist der richtige Weg, braucht aber noch ein paar Zubehörsachen wie Z-Diode und 100nF Kondensator –> also sobald ich den Durchblick habe, werde ich mich hier wieder melden 😉
  • Was gilt es weiter zu beachten?
    • im Moment noch nichts

Zur Verfügung habe ich wie gesagt, ein Pycom LoPy, ein Pycom Expansion Board, ein LoRa Antenna Kit und einen TTN Account.

Ich freue mich über jede Unterstützung mit Ideen und konkreten Tipps und Tricks. Diese gerne als Kommentar oder per Mail an mich. Herzlichen Dank!

Ich werde diese Seite updaten und von meinen Erfahrungen berichten.

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